Otobüslerde profil ile koltuk karkası arasında kullanılan braketin topoloji optimizasyonu
Topology optimization of the bracket used between the profile and seat frame in buses
- Tez No: 949005
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ MELİH ÖZÇATAL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mekatronik Mühendisliği, Mechatronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Afyon Kocatepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 106
Özet
Bu tez çalışmasında, otobüslerde koltuk karkası ile gövde profili arasında yer alan braketlerin yapısal dayanımı, ağırlık optimizasyonu ve maliyet etkinliği açısından değerlendirilmesi amaçlanmıştır. Otobüs gibi yolcu taşıma araçlarında güvenlik, konfor ve maliyet gibi parametreler önemli bir rol oynamaktadır. Bu bağlamda, braketlerin hem yük taşıma kapasitesini koruyacak hem de gereksiz malzeme kullanımını ortadan kaldıracak şekilde yeniden tasarlanması gerekliliği doğmuştur. Çalışmada, topoloji optimizasyonu yaklaşımı ile altı farklı braket tasarımı geliştirilmiştir. Bu tasarımlar, farklı geometrik şekillere ve yük yollarına sahip olacak şekilde oluşturulmuştur. Her bir braket tasarımı için altı farklı çelik malzeme (DP800, DP600, AISI 304, AISI 316, ST52 ve ST37) seçilerek alternatif çözüm setleri oluşturulmuştur. Braketlerin yapısal analizleri, sonlu elemanlar yöntemi ile Abaqus/CAE yazılımı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Yükleme koşulları, ECE R80 standardına uygun şekilde belirlenmiş olup yolcu oturma pozisyonunu ve ani yüklemeleri temsil edecek düzeyde uygulanmıştır. Her bir kombinasyonda elde edilen maksimum von Mises gerilmeleri, yer değiştirme değerleri ve güvenlik katsayıları analiz edilerek performans karşılaştırmaları yapılmıştır. Ayrıca, analiz sonuçlarına ek olarak, her bir malzeme için birim fiyatlar ve kataforez kaplama giderleri Temmuz 2025 tarihli piyasa verilerine göre değerlendirilmiş ve kapsamlı bir maliyet analizi gerçekleştirilmiştir. Çalışma sonucunda, DP800 çeliği ile üretilen optimize braketlerin, hem mekanik mukavemet hem de ekonomik açıdan en avantajlı kombinasyonu sunduğu ortaya konmuştur. DP800, yüksek dayanım-ağırlık oranı sayesinde daha ince kesitlerle yeterli yapısal performansı sağlarken, diğer yüksek alaşımlı çeliklere göre daha düşük maliyet sunmaktadır. AISI 304 ve 316 paslanmaz çelikleri yüksek korozyon direnci sunsa da maliyet açısından dezavantajlıdır. ST52 ve ST37 gibi düşük karbonlu çelikler ise düşük maliyetli olmakla birlikte güvenlik katsayısı açısından yetersiz kalmaktadır. Bu bağlamda, elde edilen bulgular; otomotiv endüstrisinde ağırlık azaltımı, güvenlik ve maliyet dengesi açısından oldukça önemli sonuçlar sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
This thesis focuses on the structural optimization, weight reduction, and cost efficiency of seat brackets used in buses, particularly those positioned between the seat frame and chassis profile. In passenger transportation vehicles such as city and intercity buses, ensuring passenger safety while minimizing production cost and structural weight is a critical design objective. The aim of this research is to develop optimized bracket geometries that can withstand applied loads while minimizing excess material use. A total of six different bracket configurations were generated through topology optimization, each designed with unique geometrical features and load transfer paths. For each design, six different steel materials — DP800, DP600, AISI 304, AISI 316, ST52, and ST37 — were assigned to create a comparative dataset. Static structural simulations were performed using the finite element analysis software Abaqus/CAE. The loading conditions were defined in accordance with the ECE R80 regulation, which governs safety standards for seating systems in public transport vehicles. Each bracket-material combination was analyzed to determine the maximum von Mises stress, total displacement, and safety factor values. The structural integrity results were further supported by an economic evaluation that included the July 2025 market prices of each material and additional surface coating costs for non-stainless materials via cathodic electrophoretic deposition (KTL). The study results demonstrated that brackets produced using DP800 steel exhibited the best overall performance, providing a high strength-to-weight ratio and cost advantage. While AISI 304 and 316 stainless steels offered excellent corrosion resistance and structural reliability, they were found to be economically unfavorable. Conversely, ST52 and ST37 provided lower costs but failed to meet the required safety margins in most configurations. DP600 offered intermediate results but fell short of DP800's performance. Therefore, the optimal combination of mechanical durability and cost-effectiveness was found in the topology-optimized DP800 brackets. These findings offer valuable insights into material selection and lightweight design strategies for future commercial vehicle applications where safety, cost, and efficiency must be simultaneously optimized.
Benzer Tezler
- Otobüslerde seyir konforunun bulanık mantıklı kontrolcü kullanılarak iyileştirilmesi
Improvement of ride comfort of busses using fuzzy logic controller
MÜJDE GÖZÜTOK
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Makine Mühendisliğiİstanbul ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURKAN YAĞIZ
- Elektrikli otobüsler için hibrit enerji depolama sistemlerinin genetik algoritma ile optimizasyonu
Optimization of hybrid energy storage systems for electric buses with genetic algorithm
SEDA SAVAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MURAT YILMAZ
- Toplu taşımadaki doğalgazlı otobüslerin co2 emisyonlarına etkileri
The effects of natural gas buses on carbon dioxide emissions in public transportation
MEHMET TEKTANIL
Yüksek Lisans
Türkçe
2008
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CEM SORUŞBAY
- Development and valıdatıon of a dynamıc energy consumptıon model for electrıc buses
Elektrikli otobüsler için dinamik enerji tüketim modelinin geliştirilmesi ve doğrulanması
MEHMED DEMİRTAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET ONUR GÜLBAHÇE
- Elektrikli otobüs komponent taşıyıcısının sonlu elemanlar metodu ile optimizasyonu
Optimization of electric bus component carrier by finite element method
VOLKAN AVCI
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TUNÇ APATAY